package com.mace.stack;

/**
 * @author zhangxuhui
 * @email zxh_1633@163.com
 * @create 2020-08-18 10:26
 */
public class Calculator {
    public static void main(String[] args) {
        String expression = "7*2*2-5+1-5+3-4";

        //创建两个栈，一个数栈、一个符号栈
        ArrayStack2 numStack = new ArrayStack2(10);
        ArrayStack2 operStack = new ArrayStack2(10);

        //定义需要的相关变量
        int index = 0;//用于扫描
        int num1 = 0;
        int num2 = 0;
        int oper = 0;
        int res = 0;
        char ch = ' '; //将每次扫描得到char保存到ch
        String keepNum = ""; //用于拼接 多位数


        while(true){
            //依次得到expression 的每一个字符
            ch = expression.substring(index, index+1).charAt(0);

            if(operStack.isOper(ch)){//如果是运算符
                //判断当前的符号栈是否为空
                if(!operStack.isEmpty()) {
                    //如果符号栈有操作符，就进行比较,如果当前的操作符的优先级小于或者等于栈中的操作符,就需要从数栈中pop出两个数,
                    //在从符号栈中pop出一个符号，进行运算，将得到结果，入数栈，然后将当前的操作符入符号栈
                    if(operStack.priority(ch) <= operStack.priority(operStack.peek())) {
                        num1 = numStack.pop();
                        num2 = numStack.pop();
                        oper = operStack.pop();
                        res = numStack.cal(num1, num2, oper);
                        //把运算的结果如数栈
                        numStack.push(res);
                        //然后将当前的操作符入符号栈
                        operStack.push(ch);
                    } else {
                        //如果当前的操作符的优先级大于栈中的操作符， 就直接入符号栈.
                        operStack.push(ch);
                    }
                }else {
                    //如果为空直接入符号栈..
                    operStack.push(ch); // 1 + 3
                }
            }else{//是数字
                //处理多位数
                keepNum += ch;

                //如果ch已经是expression的最后一位，就直接入栈
                if (index == expression.length() - 1) {
                    numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                }else{

                    //判断下一个字符是不是数字，如果是数字，就继续扫描，如果是运算符，则入栈
                    //注意是看后一位，不是index++
                    if (operStack.isOper(expression.substring(index+1,index+2).charAt(0))) {
                        //如果后一位是运算符，则入栈 keepNum = "1" 或者 "123"
                        numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                        //重要的!!!!!!, keepNum清空
                        keepNum = "";

                    }
                }
            }

            //让index + 1, 并判断是否扫描到expression最后.
            index++;
            if (index >= expression.length()) {
                break;
            }
        }

        //当表达式扫描完毕，就顺序的从 数栈和符号栈中pop出相应的数和符号，并运行.
        while(true) {
            //如果符号栈为空，则计算到最后的结果, 数栈中只有一个数字【结果】
            if(operStack.isEmpty()) {
                break;
            }
            num1 = numStack.pop();
            num2 = numStack.pop();
            oper = operStack.pop();
            res = numStack.cal(num1, num2, oper);
            numStack.push(res);//入栈
        }
        //将数栈的最后数，pop出，就是结果
        int res2 = numStack.pop();
        System.out.printf("表达式 %s = %d", expression, res2);

    }
}



/**
 * 数组模拟栈
 */
class ArrayStack2{
    private int maxSize;//栈的大小
    private int[] arr;//数组模拟栈
    private int top=-1;//top表示栈顶，默认为-1

    public ArrayStack2(int maxSize){
        this.maxSize = maxSize;
        arr = new int[this.maxSize];
    }

    //返回运算符的优先级，优先级是程序员来确定, 优先级使用数字表示
    //数字越大，则优先级就越高.
    public int priority(int oper) {
        if(oper == '*' || oper == '/'){
            return 1;
        } else if (oper == '+' || oper == '-') {
            return 0;
        } else {
            return -1; // 假定目前的表达式只有 +, - , * , /
        }
    }
    //判断是不是一个运算符
    public boolean isOper(char val) {
        return val == '+' || val == '-' || val == '*' || val == '/';
    }
    //计算方法
    public int cal(int num1, int num2, int oper) {
        int res = 0; // res 用于存放计算的结果
        switch (oper) {
            case '+':
                res = num1 + num2;
                break;
            case '-':
                res = num2 - num1;// 注意顺序
                break;
            case '*':
                res = num1 * num2;
                break;
            case '/':
                res = num2 / num1;
                break;
            default:
                break;
        }
        return res;
    }

    //增加一个方法，可以返回当前栈顶的值, 但是不是真正的pop
    public int peek(){
        return arr[top];
    }

    /**
     * 栈满
     */
    public boolean isFull(){
        return top == maxSize - 1 ;
    }

    /**
     * 栈空
     */
    public boolean isEmpty(){
        return top == -1;
    }

    /**
     * 压栈
     */
    public void push(int num){
        if(isFull()){
            System.out.println("栈满，无法添加");
            return;
        }

        top++;
        arr[top] = num;

    }

    /**
     * 出栈
     */
    public int pop(){
        if(isEmpty()){
            throw new RuntimeException("栈空，已没有数据");
        }

        int val = arr[top];
        top--;
        return val;
    }

    /**
     * 遍历
     */
    public void show(){
        if(isEmpty()){
            System.out.println("栈为空，无法遍历....");
            return;
        }

        for(int i = top;i>=0;i--){
            System.out.printf("索引为%d,值为%d \n",i,arr[i]);
        }
    }

}